CS244493B1 - Způsob předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin, zejména pro výpal cementářskéhpo slfnku suchou cestou, a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin, zejména pro výpal cementářského slínku suchou cestou a podobných materiálů, v protiproudu stoupajících horkých plynů z rotační pece a jiných zdrojů tepla tak, Se prášková či jemně zrnitá surovina je dávkována do horní chladné části svislé šachty S tím, Se svislá šachta je vyplněna prostorovou mříží, zpravidla kovovou, která v horkých plynech protiproudu přes.ní vyvolává turbulentní proudění, což umožňuje při přetěžování jednotlivých turbulentních vírů plynu shora přiváděným práškovým materiálem propad tohoto materiálu převážně podél pjvrchu článků prostorové mříže dolů, umožňuje tedy celkově proti- proudý postup práškového materiálu a plynů při průchodu svislou šachtou vyplněnou prostorovou mříží tvořenou zpravidla vzájemně pohyblivými články, za současného intenzivního přestupu tepla z horkých plynů přímo do ohřívaného práškového materiálu.' Zařízení k provádění způsobu předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin je vytvořené svislou šachtou, tepelně izolovanou, spodní komorou, kuželovou výsypkou, cyklonovymi odlučovači a potrubím pro přívod a odvod plynů suroviny do a mimo prostor svislé šachty. Svislé šachta je spojená v horní části s hlavou se zavážecím ústrojím suroviny, otočným kolem svislé osy svislé šachty mající skluznou plochu s různým sklonem povrchových přímek. Návratná potrubí zachyceného úletu suroviny ústí do střední části svislé šachty a ve spodní části se spodní komorou vybavenou bočné přívodním potrubím pro přívod horkých plynů a ve spodu kuželovou výsypkou, je opatřena v celém jejím prostoru prostorovou mříží.

Description

(54) Způsob předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin, zejména pro výpal cementářskéhpo slfnku suchou cestou, a zařízení k provádění tohoto způsobu

Řešení se týká způsobu předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin, zejména pro výpal cementářského slínku suchou cestou a podobných materiálů, v protiproudu stoupajících horkých plynů z rotační pece a jiných zdrojů tepla tak, Se prášková či jemně zrnitá surovina je dávkována do horní chladné části svislé šachty S tím, Se svislá šachta je vyplněna prostorovou mříží, zpravidla kovovou, která v horkých plynech protiproudu přes.ní vyvolává turbulentní proudění, což umožňuje při přetěžování jednotlivých turbulentních vírů plynu shora přiváděným práškovým materiálem propad tohoto materiálu převážně podél pjvrchu článků prostorové mříže dolů, umožňuje tedy celkově protiproudý postup práškového materiálu a plynů při průchodu svislou šachtou vyplněnou prostorovou mříží tvořenou zpravidla vzájemně pohyblivými články, za současného intenzivního přestupu tepla z horkých plynů přímo do ohřívaného práškového materiálu.'

Zařízení k provádění způsobu předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin je vytvořené svislou šachtou, tepelně izolovanou, spodní komorou, kuželovou výsypkou, cyklonovymi odlučovači a potrubím pro přívod a odvod plynů suroviny do a mimo prostor svislé šachty. Svislé šachta je spojená v horní části s hlavou se zavážecím ústrojím suroviny, otočným kolem svislé osy svislé šachty mající skluznou plochu s různým sklonem povrchových přímek. Návratná potrubí zachyceného úletu suroviny ústí do střední části svislé šachty a ve spodní části se spodní komorou vybavenou bočné přívodním 244493 potrubím pro přívod horkých plynů a ve spodu kuželovou výsypkou, je opatřena v celém jejím prostoru prostorovou mříží.

sbr. 1 .244493

Vynález se týká způsobu předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin, zejména pro výpal cementářského slínku suchou cestou, a zařízení k provedení tohoto způsobu, Účelem vynálezu je docílit zvýšení účinnosti předehřevu suroviny a snížení teploty odpadních plynů bez zvyšování počtu teplovýměnných stupňů, a dosáhnout tak efektivní úsporu ve spotřebě tepla.

Je známo, že v současná době se zpravidla používá pro předehřev práškových a jemně zrnitých materiálů intenzívní výměny tepla mezi horkými plyny a materiálem při vytvoření disperzního stavu.

K tomuto účelu se používá souproudá výměny tepla při společném postupu materiálu a plynů, nebo protiproudé výměny tepla při protisměrném postupu těchto médií.

Výměníky tepla využívající souproudá výměny tepla se vyznačují- zařazením jednotlivých souproudých stupňů celkově v protiproudu. Jejich účinnost souvisí s počtem takto zařazených souproudých stupňů.

Každý stupeň souproudáho výměníku zahrnuje i prvek pro odloučení materiálu z proudu plynů, který bývá zpravidla cyklonový. Praktickými důvody omezený počet stupňů určuje i výstupní teplotu plynů z předehřívače, a tím i jeho účinnost.

Dosud známá protiproudé výměníky tepla pracující s disperzním stavem se vyznačují použitím jednoho či více souproudých cyklonových stupňů na studené straně předehřívače. Ukázalo se to nezbytné z důvodů doposud dosahované úrovně tepelné účinnosti protiproudých systémů.

Ukončení disperzních předehřlvačů omezeným počtem stupňů se souproudou výměnou tepla určuje i poměrně vysoká teplota odpadních plynů. Ta se pohybuje v praxi nejméně v hodnotách 320 až 350 °C.

Tento nedostatek odstraňuje způsob předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin, zejména pro výpal cementářského slínku suchou cestou, a podobných materiálů, v protiproudu stoupajících horkých plynů z rotační pece a jiných zdrojů tepla podle vynálezu tak, že prášková či jemně zrnitá surovina je dávkována do horní chladné části svislé šachty, vyplněné prostorovou mříží, zpravidla kovovou, kde propadává postupně podél povrchu pohyblivých článků prostorové mříže, ohřívaného stoupajícími horkými plyny a je ohřívána za turbulentního víření, vyvolaného při průchodu stoupajících horkých plynů prostorovou mříží.

To umožňuje při přetěžování jednotlivých turbulentních vírů plynu shora přiváděným práškovým materiálem propad tohoto materiálu převážně podél povrchu článků prostorové mříže dolů, umožňuje tedy celkově protiproudý postup práškového materiálu a plynů při průchodu svislou šachtou vyplněnou prostorovou mříží, tvořenou zpravidla vzájemně pohyblivými články, za současného intenzivního přestupu tepla z horkých plynů přímo do ohřívaného práškového materiálu a také přestup tepla z plynů do prostorové, zpravidla kovové mříže a z ní do práškové suroviny, která ji omývá.

Způsob předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin podle vynálezu se dále vyznačuje tím, že k přetížení protisměrného proudu horkých plynů a snížení úletu ohřívaného materiálu se surovina dávkuje postupně pravidelně a periodicky v časových intervalech do jednotlivých míst horního povrchu prostoru kovové mříže.

Interval periodického zavážení suroviny na horní povrch prostoru kovové mříže se kontinuálně za provozu mění změnou otáček zavážení ústrojí, což umožňuje regulaci stupně tepelné výměny, tedy regulaci teploty odcházejících plynů v závislosti na návazných technologických fázích.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je vytvořené svislou šachtou, tepelně izolovanou, spodní komorou, kuželovou výsypkou, cyklonovými odlučovači a potrubím pro přívod a odvod plynů a suroviny,do a mimo prostor svislé šachty. Svislá šachta spojená v horní čésti s hlavou se zavážecím ústrojím suroviny, otočným kolem svislé osy svislé Šachty, a přes hlavu potrubím s odlučovacími cyklony, jejichž návratné potrubí zachyceného úletu suroviny ústí do střední části svislé šachty a ve spodní části se spodní komorou vybavenou bočně přívodním potrubím pro přívod horkých plynů a ve spodu kuželovou výsypkou, je opatřena v celém jejím prostoru prostorovou mříží, zavěšenou v hlavě, skládající se z jednotlivých, vzájemně pohyblivých kovových článků, spojených do řetězců, sahajících dolním koncem až do spodní komory.

Další provedení zařízeni podle vynálezu se vyznačuje tím, že svislá šachta je přímo a souose napojena na horní Sást protiproudé šachty disperzního předehřívače.

Zařízení podle vynálezu se dále vyznačuje tím, že spodní komora je spojena přívodním potrubím pro přívod horkých plynů s jedno Si vícestupňovým disperzním cyklonovým předehřívačem, přičemž výpad z kuželové výsypky ústí do potrubí, spojujícího cyklony předehřívače.

Výhody způsobu předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin a zařízení k provedení tohoto způsobu podle vynálezu spočívají v tom, že umožňují efektivní snížení teploty odpadních plynů z předehřívačů suroviny, regulaci jejich teploty podle případné potřeby návazné fáze přpdsouěení zpracovaného materiálu v souvislosti s jeho mletím, což představuje úsporu tepla na výpal suroviny a dále je poměrně snadno aplikovatelné na stávající provozy, např. na* pecní agregáty pro výpal cementářského slínku s disperzními šachtovými předehřívači.

Na připojených výkresech je schematicky znázorněno zařízení k provádění způsobu předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin podle vynálezu, kde obr. 1 značí uspořádáni šachty s prostorovou mříží, obr. 2 umístění šachty s prostorovou mříží nad šachtou protiproudého disperzního předehřívače a obr. 3 příklad kombinace šachty s prostorovou mříží s dvoustupňovým cyklonovým předehřívačem.

Zařízení podle vynálezu se skládá z tepelně izolované svislé šachty 1, spodní komory X, kuželové výsypky X, eyklonovýeh odlučovačů 6, a z potrubí pro přívod suroviny do prostoru svislé šachty £, pro přívod horkých plynů a pro odvod suroviny ze svislé šachty χ.

Svislé šachta X je spojena v horní Části s hlavou X se zavážecím ústrojím 8 suroviny, otočným kolem osy svislé šachty X a přes hlavu χ potrubím 13 s odlučovacími cyklony 6, jejichž névratné potrubí zachyceného úletu suroviny ústí do střední části svislé šachty χ.

Ve spodní části je svislá šachta X spojena se spodní komorou χ, vybavenou bočně přívodním potrubím Xg, pro přívod horkých plynů a ve spodu kuželovou výsypkou £. Svislá šachta X je opatřena v celém prostoru prostorovou mříží 2, která je uchycena v hlavě X a která se skládá z jednotlivých, vzájemně pohyblivých kovových článků, spojených do řetězců, sahajících dolním koncem až do spodní komory χ.

Svislá šachta X se dá přímo a souose napojit na horní část protiproudé šachty disperzního předehřívače fi nebo přes spodní komoru X a přívodním potrubím 12 pro přívod horkých plynů s jedno či vícestupňovým disperzním cyklonovým předehřívačem 1 0. přičemž výpad z kuželové výsypky X ústi do potrubí, spojujícího cyklony předehřívače 10.

Zařízení s celkově protiproudou výměnou tepla k provedení způsobu vynálezu prokazuje výrazně vyšší účinnosti, než je dosud běžně v praxi dosahováno. Dokonalý protiproudy systém tepelné výměny vytváří možnost dosažení nižších teplot odpadních plynů než u předehřlvacích systémů s praktickými důvody omezeným počtem souproudých stupňů ne studeném konci.

Protiproudý systém tepelné výměny pro ohřev práškového materiálu podle vynálezu se vyznačuje protisměrným postupem ohřívaného materiálu a horkých plynů prostorem šachty, vyplněném prostorovou mříží £.

Horké kouřové plyny jsou prosávány zdola prostorovou mříží £ a shora o-opadévá prostorovou mříží 2 práškový materiál. Prostorová mříž £, omývaná ohřívaným materiálem i protisměrně proudícími horkými plyny, je vytvořena tak, že vyvolává v proudu plynu velmi členité a intensivní vířeni.

Shora rozptýlený materiál do turbulentního proudu horkých plynů přetěžuje prostorovou mříží £ vyvolávané místní víry v toku plynů a postupně propadává podél jednotlivých článků prostorové mříže 2 do spodnějších zón.

Ohřívaný materiál tímto způsobem propadá prostorem vyplněným mříží působením gravitačních sil. Dojde tak k celkově protisměrnému pohybu horkých plynů prosávaných výměníkem ventilátorem (na výkresech neznázorněném) a práškového materiálu.

Při tom dochází mezi horkými plyny a ohřívanou surovinou k intenzívní výměně tepla, která má charakter protiproudé výměny tepla. Rozdíl teploty horkých plynů, odcházejících z výměníku a teploty vstupujícího materiálu je pak nízký.

Způsob předehřevu podle vynálezu velmi jemných materiálů by mohl vést ke zvýšenému úletu. Pro tento případ je použito postupného zavážení průřezu šachty X s prostorovou mříží £.

Postupným rozprostíráním materiálu po průřezu še dosáhne výrazného přetěžování proudu plynů v místě zavážení materiálu. Materiál zde při menším úletu propadává prostorovou mříží £ a ohřívá se především od ní.

Horký plyn pak proudí prostorovou mříží £ převážně mimo oblast zavážení a teplo předává především prostorové mříži £. Systematická změna místa zavážení je prováděna tak, aby se dosáhlo v průměru za zvolený čas rovnoměrného rozdělení materiálu po celám průřezu.

Postupnou a systematickou změnou místa zavážení se dosáhne toho, že zatím co v jednom místě propadá prostorovou mříží £ materiál a ohřívá se od ní, v druhém pak proudí v opačném směru horké plyny a ohřívají prostorovou mříž £, která pak v následném čase, v souvislosti se změnou místa zaváženi předává teplo ohřívanému materiálu.

Prostorová mříž £ je zhotovena z materiálu schopného intenzívně přejímat teplo z horkých plynů či předávat teplo ohřívanému materiálu, který prostorovou mříž £ omývá. V důsledku toho je prostorové mříž £ schopna eliminovat časové či místní diference v rozdělováni horkých plywů a -ohřívaného materiálu po průřezu svislé šachty χ.

Při dané hustotě či objemu prostorové mříže £ lze postupným způsobem zavážení a rychlostí tohoto cyklu ovlivňovat i teplotu odcházejících plynů z předehřlvacího systému. Vytváří se tak výhodná možnost volby výstupní teploty plynů s ohledem na zpravidla návaznou fázi předsoušení zpracovaného materiálu v souvislosti s jeho mletím.

Podle povětrnostních podmínek vlhkost materiálu kolísá a také fáze sušení a mletí suroviny nenavazují na tepelný agregát vždy zcela časově sladěně.

Odváděné horké plyny z předehřlvacího zařízení procházejí cyklonovými odlučovači 2 pro odloučení unášeného úletu. Zachycený úlet se vrací do předehřlvacího zařízení v takovém místě, kde teplota vráceného úletu zhruba odpovídá teplotě ohřívaného materiálu, procházejícího svislou šachtou χ.

Zařízení k ohřevu předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin podle vynálezu pro5 . 244493 tiproudou výměnou lze s výhodou zařadit na výstupní konec, tj. chladnější stranu předehřívací čésti tepelného agregátu. Pro horkou oblast předehřevu lze s výhodou zachovat dosavadní provozně ověřený způsob výměny tepla v protiproude šachtě s tangeneiálním vírem, který mé velkou odolnost proti tvorbě usazenin a nálepků při zvýšených teplotách., i když dosahuje jen omezené tepelné účinnosti, ale vyznačuje se vysokou provozní spolehlivostí.

Uspořádáním podle vynálezu se celkově dosáhne vysoké spolehlivosti funkce zařízení i celkově vysoké tepelné účinnosti, nebol pro obě části předehřevu, horkou i chladnější -je zvolen optimální způsob předehřevu.

Způsob předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin podle vynálezu je s výhodou zvolen pro chladnější čést, kde není nebezpečí tvorby nálepků a pro horkou část pak systém jednoduché protiproudé šachty, který má vysokou odolnost proti tvorbě nálepků a úsad.

Pro ohřev surovin se sklonem k tvorbě úsad je prostorová mříž £ předehřívacího zařízení podle vynálezu provedena z pohyblivých článků, které jsou během provozu udržovány ve vzájemném pohybu, až vzájemném otírání, což zabezpečuje samočistění prostorové mříže 2.

Hlavní částí zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je tepelně izolované svislá šachta 1, vyplněné prostorovou mříží £, výhodně vytvořenou z kovových řetězců, prostorově zavěšenou. Do horní čésti svislé šachty 1 je přiváděn materiál a rovnoměrně rozprostírán po celém průřezu.

Ve spodní části vstupují do šachty χ potrubím .12 horké kouřové plyny a prochází prostorovým řetězovým závěsem v protisměru k propadajícímu ohřívanému materiálu. Pro čistění řetězů prostorové mříže £ od úsad suroviny jsou jednotlivé vzájemně se prostupující sekce pohyblivé tak, aby se sousední větve řetězové clony -pohybovaly protisměrně a případně se při tomto pohybu vzájemně otíraly. To zajistí trvalou průchodnost řetězové prostorové mříže £ a její samočistění od úsad ohřívaného materiálu.

Odcházející plyny hlavou £ v horní části svislé šachty χ výměníkového systému mohou být odváděny přes cyklonové odlučovače £ a zachycené odprašky vráceny do řetězové clony ve výhodném místě.

šachtový výměník s řetězovou mříží £ může být výhodně uspořádán jako pokračování zkrácené šachty protiproudého předehřívače. Zařízení k provedení způsobu předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin podle vynálezu pracuje tím způsobem, že horké kouřové plyny přiváděné pod šachtou χ s prostorovou mříží £ jsou zdola prosávány prostorovou mříží £, ohřívají shora procházející materiál a ochlazené jsou odváděny z hlavy £ výměníku přes cyklonové odlučovače £.

Materiál rovnoměrně zavážený do prostoru mříže £ shora prochází tímto prostorem, ohřívá se a ze spodní části je ohřátý materiál odváděn k dalšímu stupni tepelného zpracování.

Materiál vstupuje shora do silně turbulentního proudu plynů, které vyvolává prostorová mříž £. Materiál přetěžuje v místech turbulentních vírů protisměrně postupující plyny a propadává především podél povrchu článků prostorové mříže £ do nižších zón. Dochází tak k protisměrnému pohybu materiálu a plynů, tedy k -protiproudé výměně tepla.

Prostorová mříž £ je vytvořena Z kóvového materiálu a je schopna v případě místních a časových nerovnoměrností v rozdělení plynu a materiálu eliminovat tyto negativní stavy přejímáním tepla z horkých plynů v jedné chvíli a v následné pak předáváním tohoto tepla procházejícímu materiálu.

S výhodou lze situovat výměník s prostorovou mříží £ nad šachtu £ dosud známého protiproudého disperzního předehřívače. Při tomto uspořádání odpadá spodní komora £ a výsypka £.

Příkladné provedení tohoto uspořádání je znázorněno na obr. 2. Svislá šachta X s prostorovou mříží £ je zde přímo situována v pokračování Šachty fi protiproudého předehřívače.

Ohřátý materiál ve výměníku s prostorovou mříží £ přímo vypadává do prostoru protiproudé Šachty fi, kde pokračuje jeho předehřev. Horké plyny z protiproudého výměníku vstupují do prostorové mříže 2 přímo ze Šachty £ protiproudého' předehřevu.

Toto uspořádání výhodně kombinuje výhody stávajícího protiproudého předehřívače, spo· Sívající v jeho vysoké odolnosti proti tvorbě nálepků v oblasti vysokoteplotního předehřevu s vysokou odolností výměníku s prostorovou mříží £, pro který je výhodné jeho zařazení do oblasti s nižšími teplotami.

Podobně lze provést 1 kombinace s jinými typy známých disperzních předehřívačů. Příkladem je kombinace s cyklonovým předehřívačem vyznačená na obr. 3. Zde je výměník tepla s prostorovou mříží £ zařazen za dva stupně známého cyklonového předehřívače Ifl.

Horké plyny z rotační pece XX zde nejdříve procházejí dvěma stupni známého cyklonového předehřívače 10 a pak vstupují do spodní' komory fi a procházejí svislou Šachtou χ, ve které je umístěna prostorová mříž £.

Z hlavy A výměníku jsou plyny odváděny přes odlučovací cyklony fi potrubí £ kouřovým exhaustorem, který není znázorněn. Surovina je přiváděna do výměníku přes zavážeci ústrojí fi a ohřívá se v něm, jak již bylo popsáno.

Výsypkou £ je ohřátá surovina odváděna k dalSímu předehřevu do cyklonových stupňů známého typu disperzního předehřívače X£. Způsob předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin a zařízení k provedeni tohoto způsobu podle vynálezu je snadno aplikovatelný na stávající provozy, např. na pecní agregáty pro výpal cementářského slínku s disperzními Šachtovými výměníky.

Claims (6)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin, zejména pro výpal cementářského slínku suchou cestou a podobných materiálů v protiproudu stoupajících horkých plynů z rotační pece a jiných zdrojů tepla za současného snížení úletu, vyznačující ss tím, že práškové a jemně zrnité suroviny dávkované rovnoměrně v horní chladné části svislé šachty vyplněné kovovou prostorovou mříží propadají postupně podél stoupajícími horkými plyny ohřátého povrchu navzájem pohyblivých článků prostorové mříže a jaou ohřívány sa turbuleat ního víření vyvolaného při průchodu stoupajících horkých plynů prostorovou mříží.
2. 2. Způsob předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin podle bodu 1, vyznačující se tím, že k přetížení protisměrného proudu horkých plynů a snížení únosu ohřívaného materiálu se práškové suroviny dávkují postupně pravidelně a periodicky v časových intervalech do jednotlivých mlet horního povrchu prostoru kovové mříže.
3. 3. Způsob předehřevu práškových a jemně zrnitých surovin podle bodů 1a 2, vyznačující se tím, že interval periodického zattáženl suroviny na horní povrch prostoru kovová mříže se za provozu mění změnou otáček zavážejícího ústrojí pro regulaci stupa* tepelné výměny a teploty odcházejících plynů, v závislosti na návazných technologických fázích.
4. 4. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1 až 3i vytvořené svislou šachtou, tepelné izolovanou, spodní komorou, kuželovou výsypkou, cyklonovými odlučovači a potrubím pro přívod a odvod plynů a suroviny mimo prostor svislé šachty, vyznačující se tím, že svislá šachta (1) spojené v horní části hlavou (5) se zavážecím ústrojím (8) suroviny, otočným kolem osy svislá šachty (1), a přes hlavu (5) potrubím (13) s odlučovacími cyklony (6), jejichž návratné potrubí zachyceného úletu suroviny ústi do střední části svislé šachty (1) a ve spodní části se spodní komorou (3) vybavenou bočně přívodním potrubím (12) pro přívod horkých plynů a ve spodu kuželovouvýsypkou (4), je opatřena v celém jejím prostoru prostorovou mříží (2), uchycenou v hlavě (5), skládající se z jednotlivých vzájemně pohyblivých kovových článků spojených do řetězců, sahajících dolním koncem až do spodní komory (3).
5. 5. Zařízení podle bodu 4, vyznačující se tím, že svislá šachta (1) je přímo a souose napojena na horní část protiproudé šachty disperzního předehřívače (9).
6. 6. Zařízení podle bodu 4, vyznačující se tím, že spodní komora (3) je spojena přívodním potrubím (12) pro přívod horkých plynů s jedno či vícestupňovým disperzním cyklonovým předehřívačem (10), přičemž kuželová výsypka (4) ústí do potrubí spojujícího cyklóny předehřívače (10).